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上海多木实业有限公司
钢筋对接焊机
产品型号：630
上海多木实业有限公司
——关于钢筋埋弧电渣压力焊接技术论述
土木工程钢筋埋弧电渣压力焊技术的研究进展如下：
摘要： 钢筋埋弧电渣压力焊技术作为钢筋对焊技术手段之一，是将两钢筋安放成竖向或斜向(倾斜度在4：1的范围内)对接形式，利用焊接电流通过两钢筋间隙，在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程，产生电弧热和电阻热，熔化钢筋，加压完成的一种压焊方法。从工作原理、安全意识淡薄、预防措施的探导、焊接缺陷及消除措施、电渣压力焊、接头质量检验等几个方面阐述了国内外对该技术的研究现状，并分析了该技术未来的发展趋势。
前 言：
钢筋埋弧电渣压力焊（Reinforced submerged arc welding slag electric pressure）在钢筋埋弧电渣压力焊生产中，应重视焊接全过程中的任何一个环节。接头部位应清理干净；钢筋安装应上下同心；夹具紧固，严防晃动；引弧过程，力求可靠；电弧过程，延时充分，电渣过程，短而稳定；挤压过程，压力适当。若出现异常现象。应及时清除。 电渣压力焊可在负温条件下进行，但当环境温度低于-20℃时，则不宜进行施焊。 雨天、雪天不宜进行施焊，必须施焊时，应采取有效的遮蔽措施。焊后未冷却的接头，应避免碰到冰雪。
一、钢筋埋弧电渣压力焊工作原理
钢筋电渣压力焊是将两钢筋安放成竖向对接形式，利用焊接电流通过两钢筋间隙，在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程，产生电弧热和电阻热，熔化钢筋，加压完成的一种压焊方法。电渣压力焊的焊接过程包括四个阶段：引弧过程、电弧过程、电渣过程和顶压过程。 焊接开始时，首先在上、下两钢筋端面之间引燃电弧，使电弧周围焊剂熔化形成空穴；随之焊接电弧在两钢筋之间燃烧，电弧热将两钢筋端部熔化，熔化的金属形成熔池，熔融的焊剂形成熔渣（渣池），覆盖于熔池之上，此时，随着电弧的燃烧，上、下两钢筋羰部逐渐熔化，将上钢筋不断下送，以保持电弧的稳定，继续电弧过程；随电弧过程的延续，两钢筋端部熔化量增加，熔池和渣池加深，待达到一定深度时，加快上钢筋的下送速度，使其端部直接与渣池接触，这时，电弧熄灭而变电弧过程为电渣过程；待电渣过程产生的电阻热使上、下两钢筋的端部达到全截面均匀加热的时候，迅速将上钢筋向下顶压，挤出全部熔渣和液态金属，随即切断焊接电源，完成了焊接工作。
电渣压力焊适用于现浇钢筋混凝土结构中竖向或斜向（倾斜度在4：1范围内）钢筋的连接，特别是对于高层建筑的柱、墙钢筋，应用尤为广泛。
焊接设备和材料
1、焊接机具
（1）焊接电源
电渣压力焊可采用交流或直流焊接电源，焊机容量应根据所焊钢筋的直径选定。由于电渣压力焊机的生产厂家很多，产品设计各有不相同，所以配用焊接电源的型号也同，常用的多为弧焊电源（电弧焊机），如DM-500型、DM-630型、DM-750型、DM-1000型等。
（2）焊接夹具
焊接夹具由立柱、传动机械、上、下夹钳、焊剂筒等组成，其上安装有监控器，即控制开关、次级电压表、时间显示器等，焊接夹具应具有足够的刚度，在最大允许荷载下应移动灵活，操作便利；焊剂筒的直径应与所焊钢筋直径相适应。
（3）控制箱
控制箱的主要作用是通过焊工操作，使弧焊电源的初级线接通或断开，控制箱正面板上装有初级电压表、电源开关、指示灯、信号电铃等，也可刻制焊接参数表，供操作人员参考。
2、焊剂
（1）焊剂的作用
熔化后产生气体和熔渣，保护电弧和熔池，保护焊缝金属，更好地防止氧化和氮化；减少焊缝金属中化学元素的蒸发和烧损；使焊接过程稳定；具有脱氧和掺合金的作用，使焊缝金属获得所需要的化学成分和力学性能；焊剂熔化后形成渣池，电流通过渣池产生大量的电阴热；包托被挤出的液态金属和熔渣，使接头获得良好盛开； 渣壳对接头有保温和缓冷作用。
（2）常用焊剂
焊剂牌号为“焊剂×××”其中第一位数字表示焊剂中氧化锰含量，第二位数字表示二氧化硅和氟化钙含量，第三个数字表示同一牌号焊剂的不同品种。
施工中最常用的焊剂牌号为“焊剂431”，它是高锰、高硅、低氟类型的，可交、直流两用，适合于焊接重要的低碳钢钢筋及普通低合金钢钢筋。 “焊剂”亦可写成“HJ”如“焊剂431”写成“HJ431”。 有关部门正在研制专用电渣压力焊的焊剂。
电渣压力焊触电事故原因及预防措施
一、电渣压力焊机二次空载电压触电事故分析1、电渣压力焊机二次空载电压一般在65V-80V左右，其工作时间20%左右，空载时间80%左右，空载时间越长，人身触电危险性越大，焊把线接在建筑物的钢筋上，与整个建筑物金属全部连通，焊接好的钢筋林立密集，作业场地狭小，地面钢筋堆放，作业人员长时间工作，一旦触及焊把线电源就有触电危险。
2、竖向焊接全部是崭新螺纹钢，质硬量重，作业用的劳保用品手套及鞋损坏快，没有及时更换劳防用品，手与脚可能直接接触钢筋，很容易触电危险。
3、潮湿和炎热的天气，汗湿程度严重，人体电阻明显下降，一旦触电，其危险性更大。
4、建筑业施工一般时间安排较紧，一层楼面一般需焊接钢筋成千上万根，钢筋焊接时需一次性完成，十多个小时连续作业是正常的，天气炎热的季节，长时间体力劳动和露天作业，人体极易疲劳，触电危险性同样较大。
二、安全意识淡薄
1、将电源线从弧焊机防触电装置内穿过，直接接在电焊机的进线电源端，放弃装置的所有功能；
2、将电源的进线和出线接在装置内的同一端上，当作过桥箱用，根本没起到保护作用；
3、目前市场生产焊机二次降压保护装置的厂家多，良莠不齐，有的产品质量很差，有的厂家没有测试设备，就投入生产、销售和使用，更谈不上3C认证，根本就没有保护功能；一些使用单位安装这种设备也仅仅是为了应付安全检查；
4、用人工调节的弧焊机防触电装置，当其电压转换时，瞬间有3倍左右的冲击电流，为了避开冲击电流，只能将其调节过头，所以起弧电阻低，起弧较困难，使用者将其调到（红灯）工作状态，失去空载状况下的保护功能，当安全检查时再调回到待机（绿灯），这只是应付安全检查；
5、电源线没有根据电流选配，500型电焊机进线有的用4mm2、6mm2，而6mm2电线安全载流量只能达到50A电流，不到30min接头就发热并将设备烧坏；
6、电焊机容量和选用的防触电装置不相配套，存在安全事故隐患；
7、有两档粗调节的交流弧焊机，两挡状态的空载性能参数差别很大，增加触电危险性。
三、预防措施的探导
1、电渣压力焊机操作人员必须配备专用的劳动防护用品（手套和绝缘鞋），而且要经常检查防护用品的完好性。原因是所接触的都是崭新带有坚硬毛刺的螺纹钢，其损坏较快，很容易造成触电事故。
2、电渣压力焊机加装弧焊机防触电装置（二次降压保护器），根据弧焊机防触电装置国家标准GB的技术要求：
（1）空载安全电压小于24V，在潮湿场合都没有人身触电危险，确保操作人员的人身安全；
（2）起动时间小于0.06s，对电渣压力焊作业根本没有起动响应时间；
（3）起动灵敏度小于500Ω，对人体在任何潮湿场合接触二相电时不会起动达到安全保护；
3、电渣压力焊机操作人员必须专业技能培训，除电焊工特种操作证外，还需建筑行业安全操作培训合格，持二证上岗，操作时做好监督记录，每台电渣压力焊机作业为一小组，每小组必须有一人具备监管救护知识，或者多台（组）有专人监护制度。
4、现场安全监理人员对进入建筑工地作业的电渣压力焊机和电焊机，必须安装弧焊机防触电装置才能进行作业，同时必须提供3C认证证书。根据国家质量认证中心和国家技术监督局的规定，没有取得3C认证的产品不得进入现场使用。并不定期的对二次空载电压进行测试，要求安全电压低于24V。
四、预防措施的探导
1 轴线偏移
（1）、矫直钢筋端部；
（2）、正确安装夹具和钢筋；
（3）、避免过大的顶压力；
（4）、及时修理或更换夹具。
（1）、矫直钢筋端部；
（2）、注意安装和扶持上钢筋；
（3）、避免焊后过快卸夹具；
（4）、修理和更换夹具。
3 咬 边
（1）、减少焊接电流；
（2）、缩短焊接时间；
（3）、注意上钳口的起点和止点，确保上钢筋顶压到位。
4 未 焊 合
（1）、增大焊接电流；
（2）、避免焊接时间过短；
（3）、检修夹具、确保上钢筋下送自如。
5 焊包不匀
（1）、钢筋端面力求平衡；
（2）、填装焊剂尽量均匀；
（3）、延长焊接时间，适当增加熔化量。
（1）、按规定要求烘熔焊剂；
（2）、清除钢筋焊接部位的铁锈。
（3）、确保接缝在焊剂中合适埋入深度。
7 烧 伤
（1）、钢筋导电部位除净铁锈；
（2）、尽量夹紧钢筋。
8 焊包下淌
（1）、彻底封堵焊剂筒的漏孔；
（2）、避免焊后过快回收焊剂。
钢筋电渣压力焊接头应逐个进行外观检查，结果应符合下列要求
焊包较均匀，突出部分最少高出钢筋表面4mm
电极与钢筋接触处，无明显的烧伤缺陷。
接头处的轴线偏移应不超过0.l倍钢筋直径，同时不大于2mm。
五、电渣压力焊、接头质量检验
1、取样数量
电渣压力焊接头应逐个进行外观检查。当进行力学性能试验时，应从每批接头中随机切取3个试件做拉伸试验，且应按下列规定抽取试件。
（1）在一般构筑物中，应以300个同级别钢筋接头作为一批。
（2）在现浇钢筋混凝土多层结构中，应以每一楼层或施工区段中300个同级别钢筋接头作为一批，不足300个接头仍应作为一批。
2、外观检查
电渣压力焊接头外观检查结果应符合下列要求：
（1）四周焊包凸出钢筋表面的高度应大于或等于4mm。
（2）钢筋与电极接触处，应无烧伤缺陷。
（3）接头处的弯折角不得大于4度。
（4）接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径0.1倍，且不得大于2mm。
外观检查不合格的接头应切除重焊，或采用补强焊接措施。
3、拉伸试验
电渣压力焊接头拉伸试验结果，3个试件的抗拉强度均不得小于该级别钢筋规定的抗拉强度。
参考价格：1
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钢筋闪光对焊是将两根钢筋安放成对接形式，利用电流通过两钢筋接触点产生的电阻热，使金属熔化，产生强烈飞溅，形成闪光，迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法，是电阻焊的一种。
1、连续闪光焊
适用于钢筋直径较小，钢筋级别较低的条件，所能焊接的钢筋上限直径根据焊机容量、钢筋级别等具体情况而定，应符合表4-10的规定。连续闪光焊接钢筋上限直径 表焊机容量（KV·A）钢筋级别钢筋直径（mm）160Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级252220100Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级20181680Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级161412连续闪光焊的工艺方法：将钢筋夹紧在对焊机的钳口上，接通电源后，使两钢筋端面局部接触，此时钢筋端面的接触点在高电流密度作用下迅速熔化、蒸发、爆破，呈高温粒状金属从焊口内高速飞溅出来；当旧的接触点爆破后，又形成新的接触点，这就出现连续不断爆破过程，钢筋金属连续不断送进（以一定送进速度适应其焊接过程的烧化速度）。钢筋经过一定时间的烧化，使其焊口达到所需要的温度，并使热量扩散到焊口两边，形成一定宽度的温度区，这时，以相当压力予以顶锻，将液态金属排挤在焊口之外，使钢筋焊合，并在焊口周围形成大量毛刺。由于热影响区较窄，故在接合面周围形成较小的凸起，于是，焊接过程结束，两钢筋对接焊成的外形见图。2、预热闪光焊
在钢筋直径或级别超出表4-10的规定时，如果钢筋端面较平整，则宜采用预热闪光焊。
预热闪光焊的工艺方法：在进行连续闪光焊之前，对钢筋增加预热过程。将钢筋夹紧在对焊机的钳口上，接通电源后，开始以较小的压力使钢筋端面接触，然后又离开，这样不断地离开又接触，每接触一次，由于接触电阻及钢筋内部电阻使焊接区加热，拉开时产生瞬时的闪光。经上述反复多次，接头温度逐渐升高，实现了预热过程。预热后接着进行闪光与顶锻，这两个过程与连续闪光焊一样。
采用UN2-150型或UN17-150-1型对焊机进行大直径钢筋焊接时，宜首先采取锯割或气割方式对钢筋端面进行平整处理；然后采用预热闪光焊工艺，并应符合下列要求：闪光过程应强烈、稳定；顶锻凸块应垫高；应准确调整并严格控制各过程的起点和止点。
3、闪光-预热闪光焊
适用于钢筋端面不平整的情况。闪光-预热闪光焊是在预热闪光之前再增加闪光过程，使不平整的钢筋端面“闪”成较平整的。
4、焊后热处理
对于IV级钢筋，应采用预热闪光焊或闪光-预热闪光焊工艺进行焊接。当接头拉伸试验结果发生脆性断裂，或弯曲试验不能达到要求时，尚应在焊机上进行焊后热处理，热处理工艺方法如下：
（1）待接头冷却至常温，将电极钳口调至最大间距，重新夹紧。
（2）应采用最低的变压器级数，进行脉冲式通电加热：每次脉冲循环包括通电时间和间歇时间宜为3s。
（3）焊后热处理温度就应在750～850℃（桔红色）范围内选择，随后在环境温度下自然冷却。
对焊机由机架、导向机构、动、固定夹具、送进机构、夹紧机构、支座（顶座）、变压器、控制系统等几部分组成，见图2-1和图3-1-1的示意图。
对焊机的全部基本部件紧固在机架上，机架具有足够刚性，并且用强度很高的材料（铸铁、铸钢，或用型钢焊成）制作，故在顶锻时不会导致被焊钢筋产生弯曲；导轨是供动板移动时导向用的，有圆柱形、长方体形或平面形的多种。
送进机构的作用是使被焊钢筋同动夹具一起移动，并保证有必要的顶锻力；它使动板按所要求的移动曲线前进；并且在预热时能往返移动；在工作时没有振动和冲动。按送进机构的动力类型，有手动杠杆式、电动凸轮式、气动式以及气液压复合式等几种。
夹紧机构由两个夹具构成，一个是不动的，称为固定夹具；另一个是可移动的，称为动夹具。固定夹具直接安装在机架上，与焊接变压器次级线圈的一端相接（电气上与机架是绝缘的）的；动夹具安装在动板上，可随动板左右移动，在电气上与焊接变压器次级线圈的另一端相联接。常见的夹具型式有手动偏心轮夹紧、手动螺旋夹紧等，也有用气压式、液压式及气液压复合式等几种。
常用对焊机的技术数据见表4-11。表中计量单位L是容积“升”。表中UN2-150型对焊机的动夹具传动方式是电动凸轮式，UN17-150-1型的是气液压复合式，其余三种型号的是手动杠杆挤压弹簧。表中可焊钢筋最大直径的取值根据钢筋强度级别按相应栏中数的范围选用。
常用对焊机的技术数据 表4-11项目单位型号UN1-50UN1-75UN1-100UN2-150UN7-150-1额定容量负载持续率初级电压次级电压调节范围次级电压调节级数夹具夹紧力最大顶锻力夹具间最大距离动夹具间最大行程连续闪光焊时钢筋最大直径预热闪光焊时钢筋最大直径最多焊拉件数冷却水消耗量KV·A%VV级kNkNmmmmmmmm件/hL/h5025220/3802.9～5.062030803010～1220～22502007520220/3803.52～7.0482030803012～1632～3675200100203804.5～7.684040805016～204020～30200150203804.05～8.1016100651002720～254080200150503803.8～7.61616080903020～2540120600外形尺寸长宽高mmmmmm152055010801520550108018005501150214013601380230011001820重 量kg360445465250019003 参数选择
（a）连续闪光焊；（b）闪光－预热闪光焊L1、L2－－调伸长度 ；a1+a2-烧化留量；c1+c2-顶锻留量；
c1'+c2'-有电顶锻留量；c1''+c2''－无电顶锻留量；a1.1+a2.1-一次烧化留量；
a1.2+a2.2-二次烧化留量；b1+b2-预热留量
（1）调伸长度：指钢筋焊接前两个钢筋端部从电极钳口伸出的长度。
（2）烧化留量：指钢筋在闪光过程中，由于“闪”出金属所消耗的钢筋长度。
（3）预锻留量：指在闪光过程结束时，将钢筋顶紧后接头处挤出金属而导致消耗的钢筋长度。
（4）预热留量：预热过程所需耗用的钢筋长度。
2、操作参数
（1）闪光速度：闪光过程的速度。
（2）顶锻速度：指在挤压钢筋接头时的速度。
（3）顶锻压力：将钢筋接头压紧所需要的挤压力。
（4）变压器级数：通过钢筋端部的焊接电流大小，是通过焊接变压器级数调节的。
3、选择要点
（1）闪光对焊应选择调伸长度、烧化留量、顶锻留量以及变压器级数等焊接参数。连续闪光焊的留量应包括烧化留量、有电顶锻留量和无电顶锻留量；闪光-预热闪光焊的留量应包括一次烧化留量、预热留量、二次烧化留量、有电顶锻留量和无电顶锻留量。
（2）调伸长度的选择，应随着钢筋级别的提高和钢筋直径的加大而增长。当焊接Ⅲ级、Ⅳ级钢筋时，调伸长度宜在40～60mm范围内选用（若长度过小，向电极散热增加，加热区变窄，不利于塑性变形，顶锻时所需压力较大；当长度过大时，加热区变宽，若钢筋较细，容易发生弯曲）。
（3）烧化留量的选择应根据焊接工艺方法确定。采用连续闪光焊接时，烧化过程应较长（以获得必要的加热）。烧化留量应等于两根钢筋在断料时切断机刀口严重压伤部分（包括端面的不平整度），再加8mm。
采用闪光-预热闪光焊时，应区分一次烧化留量和二次烧化留量。一次烧化留量等于两根钢筋在断料时切断机刀口严重压伤部分，二次烧化留量不应小于10mm。
采用预热闪光焊时，烧化留量不应小于10mm。
（4）需要预热时，宜采用电阻预热法。预热留量应为1～2mm，预热次数应为1～4次；每次预热时间应为1.5～2s，间歇时间就为3～4s。
（5）顶锻留量应为4～10mm，并应随钢筋直径的增大和钢筋级别的提高而增加（在顶锻留量中，有电顶锻留量约占三分之一）。
焊接Ⅳ级钢筋时，顶锻留量宜增大30％。
（6）变压器级数应根据钢筋级别、直径、焊机容量以及焊接工艺方法等具体情况选择。
（7）对余热处理钢筋（也属于Ⅲ级钢筋）进行闪光对焊时，与热轧钢筋比较，应减小调伸长度，，提高焊接变压器级数，缩短加热时间，快速顶锻，以形成快热快冷条件，使热影响区长度控制在钢筋直径的0.6倍范围之内。
（8）操作参数根据钢筋级别和钢筋直径以及焊机的性能各异。一般情况下，闪光速度应随钢筋直径增大而降低，并在整个闪光过程中要由慢到快；顶锻速度应愈快愈好；顶锻压力应随钢筋直径增大而增加；变压器级数要随钢筋直径增大而增高，但焊接时如火花过大并有强烈声响，应降低变压器级数。
要求被焊钢筋平直，经过除锈，安装钢筋于焊机上要放正、夹牢；夹紧钢筋时，应使两钢筋端面的凸出部分相接触，以利均匀加热和保证焊缝（接头处）与钢筋轴线相垂直；烧化过程应该稳定、强烈，防止焊缝金属氧化；顶锻应在足够大的压力下完成，以保证焊口闭合良好和使接头处产生足够的镦粗变形。出现异常现象或焊接缺陷时，宜按表4-12查找原因和采取措施，及时消除。
闪光对焊异常现象、焊接缺陷及消除措施 表异常现象和焊接缺陷措 施烧化过分剧烈并产生强烈的爆炸声1、降低变压器级数2、减慢烧化速度闪光不稳定1、清除电极底部和表面的氧化物2、提高变压器级数3、加快烧化速度接头中有氧化膜、未焊透或夹渣1、增大预热程度2、加快临近顶锻时的烧化程度3、确保带电顶锻速度4、加快顶锻速度5、增大顶锻压力接头中有缩孔1、降低变压器级数2、避免烧化过程过分强烈3、适用增大顶锻留量及顶锻压力焊缝金属过烧1、减小预热程度2、加快烧化速度，缩短焊接时间3、避免过多带电顶锻接头区域裂纹1、检验钢筋的碳、硫、磷含量；若不符合规定时应更换钢筋2、采取低频预热方法，增大预热程度钢筋表面微熔及烧伤1、消除钢筋被夹紧部位的铁锈和油污2、消除电极内表面的氧化物3、改进电极糟口形状，增大接触面积4、夹紧钢筋接头弯折或轴线偏移1、正确调整电极位置2、修整电极钳口或更换已变形的电极3、切除或矫直钢筋的弯折外5质量检查与验收
在同一台班内，由同一焊工完成300个同级别、同直径钢筋焊接接头应作为一批。当同一台班内焊接的接头数量较少时，可在一周之内累计计算；累计如仍不足300个接头，应按一批计算。
2、外观检查
应从每批抽查10％，且不得少于10个的接头作外观检查。检查结果就符合下列要求：
（1）接头处不得有横向裂纹。
（2）与电级接触处的钢筋表面，对于Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级钢筋，不得有明显烧伤；对于Ⅳ级钢筋，不得有烧伤。在负温度条件下进行闪光对焊时，对于Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级钢筋，均不得有烧伤。
（3）接头处的弯折角不得大于4°。
（4）接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径的0.1倍，且不得大于2mm。
经过外观检查，如发现有一个接头不符合要求，就应对全部接头进行检查，剔出不合格接头，切除热影响区后重新焊接。
3、力学性能试验
从每批接头中任意切取6个试件，其中3个做拉伸试验，3个做弯曲试验。
（2）拉伸试验
1）对试验结果的要求：3个热轧钢筋接头试件的抗拉强度均不得低于该级别钢筋规定的抗拉强度；余热处理钢筋按Ⅲ级钢筋规定，即接头试件的抗拉强度不得低于570N/mm2（见表2-10）。此外，应至少有2个试件断于焊缝之外，并呈延性断裂。
2）评定：当试验结果有1个试件的抗拉强度低于上述规定值，或有2个试件在焊缝或热影响区发生脆性断裂时，应再取6个试件进行复验。复验结果若仍有1个试件的抗拉强度低于规定值，或有3个试件断于弯曲中心点，弯心直径见表4-13。当弯至90°时，至少有两个试件不得发生破断（表中d为钢筋直径）。
弯曲试验所用的弯心直径 表钢筋级别Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级钢筋直径 (mm)≤25＞25≤25＞25≤25＞25≤25＞25弯心直径2d3d4d5d5d6d7d8d如试验结果有2个试件发生破断，应再取6个试件复验。复验结果若仍有3个试件发生破断，应确认该批接头为不合格。
UN闪光对焊机操作(end)
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